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高品質(zhì)因數(shù)的微波陶瓷介質(zhì)及其制造方法

文檔序號:1853345閱讀:325來源:國知局
專利名稱:高品質(zhì)因數(shù)的微波陶瓷介質(zhì)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是關(guān)于以成分為特征的陶瓷組合物,更確切地說,是關(guān)于一種以鈦酸鹽為基料的陶瓷組合物。
背景技術(shù)
隨著移動通訊、電纜電視、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展,對介質(zhì)基片、介質(zhì)天線、諧振器、濾波器等微波陶瓷器件的需求量日益增大。(Zr,Sn)TiO4材料是一種性能優(yōu)異的鈦酸鹽微波陶瓷,它的介電常數(shù)適中,品質(zhì)因數(shù)Q值高,溫度穩(wěn)定性好,主要用于4-8GHz的微波范圍。自問世以來,解決了窄帶諧振器的頻率漂移問題,后來更是廣泛用于制作各種介質(zhì)諧振器和濾波器。
(Zr,Sn)TiO4系陶瓷主要通過固相反應(yīng)方法制備,該方法工藝簡單,易于工業(yè)化生產(chǎn),材料性能穩(wěn)定。但是純(Zr,Sn)TiO4陶瓷很難充分致密化,若無燒結(jié)助劑,燒結(jié)溫度高達1700℃。一些研究者考察了Cu、Fe、La、Ni、Cd、Zn等離子對(Zr,Sn)TiO4陶瓷顯微結(jié)構(gòu)和介電性能的影響,并嘗試采用溶膠-凝膠法、共沉淀法、水熱合成法等新工藝制備粉料。如《美國陶瓷協(xié)會》雜志(the Journal of America Ceramic Society)在1985年5月的一篇文章《低溫?zé)Y(jié)(Zr,Sn)TiO4粉末的制備與介電性能》[Preparationand Dielectric properties of Low-temperature-sinterable(Zr0.8,Sn0.2)TiO4Powder]中報道采用化學(xué)純度的ZrOCL2·8H2O、TiCl、SnO2利用共沉淀法制備(Zr0.8,Sn0.2)TiO4粉末,900℃予燒2小時后,添加3mol%的Zn(NO3)2或ZnO作助劑,在1200℃-1400℃下燒結(jié)。取得結(jié)果ετ=40.9,Qf(GHz)=49000,τf=-2×10-6/K。
目前(Zr,Sn)TiO4陶瓷仍存在的主要問題是(1)粉末制備方法影響因素較多,產(chǎn)品燒結(jié)溫度高,難以控制,制備周期長,操作復(fù)雜。(2)某些添加劑的降溫效果不明顯,或影響材料的介電性能及性能穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種在降低燒結(jié)溫度的同時,工藝簡單,成本較低,具有高品質(zhì)因數(shù)且溫度穩(wěn)定性好的微波介質(zhì)陶瓷。
本發(fā)明通過下列方案予以實現(xiàn)。
本發(fā)明的高品質(zhì)因數(shù)的微波陶瓷介質(zhì),主要包括(Zr,Sn)TiO4,其特征在于,外加添加劑包括ZnO和MoO3。
所述的外加添加劑的重量百分比含量為ZnO 0.1-6%,MoO30.1-3.0%。
所述的外加添加劑包括ZnO、MoO3和V2O5。
所述的外加添加劑的重量百分比含量為ZnO 0.1-6%,MoO30.1-3.0%,V2O50.5-1.5%。
本發(fā)明的高品質(zhì)因數(shù)的微波陶瓷介質(zhì)的制造方法,其特征在于,以(Zr1-XSnX)TiO4組成配比為主成分,其中X=0.1-0.5,外加添加劑后,將原料經(jīng)濕磨混合,烘干制成混合粉料,于1000-1200℃煅燒,再經(jīng)球磨粉碎后加入PVA水溶液,壓制成型,于1250-1400℃燒成,制成微波陶瓷介質(zhì)。
所述的煅燒時間為2-4小時。
所述的燒成時間為2-4小時。
所述的壓制成型的成型壓力為200-300Mpa。
所述的PVA水溶液為7%PVA的水溶液,外加重量百分比含量為14-28%。
本發(fā)明的有益效果是在降低了瓷料燒結(jié)溫度的同時,簡化了工藝,降低了成本,提高了陶瓷介質(zhì)的品質(zhì)因數(shù),并且增加了陶瓷介質(zhì)的溫度穩(wěn)定性。
具體實施例方式
本發(fā)明是對傳統(tǒng)固相反應(yīng)法進行改進,采用ZnO、MoO3、V2O5及其復(fù)合添加的方法,在降低燒結(jié)溫度的同時,制的高品質(zhì)因數(shù)和溫度穩(wěn)定性好的微波介質(zhì)陶瓷。
本發(fā)明選用化學(xué)純的TiO2、SnO2、ZrO2原料,以(Zr1-XSnX)TiO4組成配比為主要成分,其中X=0.1-0.5,添加0.1-6.0wt%的ZnO、0.1-3.0的wt%的MoO3,或0.1-6.0wt%的ZnO、0.1-3.0的wt%的MoO3、0.5-1.5的wt%V2O5。
添加劑也可采用WO3、CuO、MgO,濕磨混料,烘干后制成混合粉料;粉料于1000-1200℃煅燒,2-4小時;再經(jīng)球磨粉碎后加入7%PVA水溶液14-28%,造粒,于200-300MPa壓制成型;于1250-1400℃燒成,2-4小時,制成微波陶瓷介質(zhì)??捎糜谥圃炖迕撞ǘ蔚慕橘|(zhì)濾波器等具體實施例如下

合成溫度 1100℃,3小時。7% PVA水溶液19g。成型壓力 250Mpa燒成溫度 1300℃,3小時。本發(fā)明于10Ghz下的介電性能檢測結(jié)果

本發(fā)明可廣泛用于各種介質(zhì)諧振器、濾波器等微波器件的制造,可滿足移動通信、電纜電視、衛(wèi)星通信等系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)需要。
權(quán)利要求
1.一種高品質(zhì)因數(shù)的微波陶瓷介質(zhì),主要包括Zr1-XSnXTiO4,其特征在于,外加添加劑包括ZnO和MoO3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷介質(zhì),其特征在于,所述的外加添加劑的重量百分比含量為ZnO 0.1-6%,MoO30.1-3.0%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷介質(zhì),其特征在于,所述的外加添加劑包括ZnO、MoO3和V2O5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷介質(zhì),其特征在于,所述的外加添加劑的重量百分比含量為ZnO 0.1-6%,MoO30.1-3.0%,V2O50.5-1.5%。
5.一種高品質(zhì)因數(shù)的微波陶瓷介質(zhì)的制造方法,其特征在于,以Zr1-XTiO4、SnXTiO4為主要成分,其中X=0.1-0.5,外加添加劑后,將原料經(jīng)濕磨混合,烘干制成混合粉料,于1000-1200℃煅燒,再經(jīng)球磨粉碎后加入PVA水溶液,壓制成型,于1250-1400℃燒成,制成微波陶瓷介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法,其特征在于,所述的煅燒時間為2-4小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法,其特征在于,所述的燒成時間為2-4小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法,其特征在于,所述的壓制成型的成型壓力為200-300Mpa。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法,其特征在于,所述的PVA水溶液為7%PVA的水溶液,外加重量百分比含量為14-28%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高品質(zhì)因數(shù)的微波陶瓷介質(zhì),主要包括(Zr,Sn)TiO
文檔編號C04B35/49GK1451631SQ03105159
公開日2003年10月29日 申請日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者靳正國, 石勇, 徐廷獻 申請人:天津大學(xué)
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